轮胎带载噪音测定

技术概述

轮胎带载噪音测定是现代汽车工业中至关重要的一项测试技术，它是指在轮胎承受实际载荷条件下，对轮胎滚动过程中产生的噪音进行科学、精确测量的过程。随着汽车工业的快速发展和消费者对驾驶舒适性要求的不断提高，轮胎噪音已成为评价轮胎性能的重要指标之一。轮胎作为汽车唯一与地面接触的部件，其在行驶过程中产生的噪音直接影响着车内的声学环境和驾乘体验。

轮胎噪音主要来源于三个方面：轮胎与路面相互作用产生的空气泵吸效应、轮胎花纹块撞击路面产生的振动噪音以及轮胎在空气中高速旋转产生的空气动力学噪音。在带载条件下，轮胎的变形量增大，接地面积增加，这些因素都会显著影响噪音的产生机理和传播特性。因此，开展轮胎带载噪音测定对于准确评估轮胎在实际使用条件下的噪音性能具有重要的现实意义。

从技术发展历程来看，轮胎带载噪音测定技术经历了从简单的通过噪音测试到综合性噪音特征分析的发展过程。早期的测试主要关注匀速行驶条件下的通过噪音，而现代测试技术则涵盖了加速行驶、匀速行驶、滑行等多种工况，并能够对噪音的频谱特性、时域特征进行深入分析。国际上，联合国欧洲经济委员会制定的ECE R117法规、国际标准化组织发布的ISO 13325标准等均对轮胎噪音测试方法做出了明确规定，为全球范围内的轮胎噪音测定提供了统一的技术依据。

轮胎带载噪音测定技术的核心在于模拟轮胎在实际使用中的载荷状态，并通过精确的测量系统获取噪音数据。与空载测试相比，带载测试能够更真实地反映轮胎在车辆行驶过程中的噪音特性，为轮胎产品的设计优化和质量控制提供可靠的数据支撑。同时，随着新能源汽车的快速发展，由于电动汽车没有发动机噪音的掩盖，轮胎噪音对整车噪音的贡献度显著提升，这使得轮胎带载噪音测定技术的重要性更加凸显。

检测样品

轮胎带载噪音测定的检测样品主要为各类机动车轮胎，根据不同的分类标准，可以划分为多种类型。按照用途分类，检测样品包括乘用车轮胎、轻型载重汽车轮胎、载重汽车轮胎、客车轮胎、摩托车轮胎等。按照结构分类，检测样品包括子午线轮胎、斜交轮胎、带束斜交轮胎等。按照花纹特征分类，检测样品包括普通公路花纹轮胎、越野花纹轮胎、混合花纹轮胎、冬季花纹轮胎、全天候花纹轮胎等。

在进行轮胎带载噪音测定时，检测样品的选择需要遵循代表性原则和科学性原则。样品应当能够代表该规格型号轮胎的典型性能特征，同时需要满足测试标准对样品状态的具体要求。一般来说，检测样品应处于全新状态，花纹深度符合标准要求，外观无明显缺陷，且在测试前需要进行适当的磨合以确保测试结果的准确性。

• 乘用车轮胎：适用于轿车、SUV等乘用车辆，规格范围涵盖12英寸至22英寸，断面宽度从145mm至335mm不等
• 轻型载重轮胎：适用于轻型货车、厢式货车等商用车辆，承载能力较强，结构设计更加坚固
• 载重汽车轮胎：适用于重型货车、牵引车等大型商用车辆，胎体结构强度高，花纹设计注重耐磨性
• 客车轮胎：适用于各类大中型客车，强调行驶稳定性和乘坐舒适性
• 摩托车轮胎：适用于两轮摩托车及类似车辆，对动态性能要求较高
• 特种车辆轮胎：包括工程机械轮胎、农业机械轮胎等，针对特定使用环境设计

检测样品在测试前需要进行严格的准备和预处理工作。首先，需要检查轮胎的外观状态，确保无气泡、裂纹、杂物等制造缺陷；其次，需要对轮胎进行动平衡检测，消除不平衡因素对测试结果的影响；再次，需要按照标准规定的里程进行磨合行驶，使轮胎各部位达到稳定的工作状态；最后，需要在测试前将轮胎气压调整至规定值，并在测试过程中保持气压的稳定性。

检测项目

轮胎带载噪音测定的检测项目涵盖了噪音性能的多个维度，通过系统性的测试可以全面评估轮胎的噪音特性。主要的检测项目包括通过噪音测试、滑行噪音测试、匀速行驶噪音测试、加速行驶噪音测试、特定转速下噪音测试、频谱分析测试等。这些测试项目从不同角度反映了轮胎在各种行驶条件下的噪音表现。

• 通过噪音测试：测量轮胎以规定速度通过测试区域时的最大A计权声压级，这是最基本的噪音测试项目
• 滑行噪音测试：在发动机熄火或传动系统分离的状态下，测量轮胎从规定速度滑行过程中的噪音水平
• 匀速行驶噪音测试：测量轮胎在恒定速度下持续行驶时产生的稳态噪音，用于评估巡航行驶时的噪音性能
• 加速行驶噪音测试：测量轮胎在加速过程中产生的噪音，反映轮胎在动态工况下的噪音特性
• 噪音频谱分析：对测得的噪音信号进行频域分析，识别主要噪音源和噪音传播路径
• 声强分布测试：通过声强测量技术，分析轮胎表面的声能量分布特征

在检测项目执行过程中，需要严格控制各项参数以确保测试结果的准确性和可比性。测试速度的选择应覆盖法规要求的标准速度以及实际使用中常见的速度范围；载荷的施加应准确模拟目标车型的实际工况，通常载荷系数在70%至100%额定载荷之间；测试环境条件包括背景噪音、温度、风速等均需满足标准规定的限值要求。通过对各项检测项目数据的综合分析，可以准确判定轮胎的噪音等级，识别噪音控制的关键因素，为产品改进提供依据。

此外，随着测试技术的进步，轮胎带载噪音测定的检测项目还在不断扩展和深化。例如，近场声全息测试技术可以直观显示轮胎表面的声源分布；声品质分析可以评价轮胎噪音的主观感受特性；声学瞬态响应测试可以研究冲击工况下的噪音特性。这些新兴的检测项目为轮胎噪音研究提供了更加丰富的技术手段，推动了轮胎声学设计水平的不断提升。

检测方法

轮胎带载噪音测定的检测方法是确保测试结果准确、可靠的关键环节。根据测试场所的不同，检测方法主要分为室外测试方法和室内测试方法两大类。室外测试方法在专用测试跑道或公共道路上进行，能够反映真实道路条件下的轮胎噪音特性；室内测试方法在实验室环境下进行，测试条件可控性强，测试效率高。两种方法各有优势，在轮胎产品开发和质量控制中均发挥着重要作用。

室外测试方法主要包括ISO 13325规定的拖车法测试和ISO 11819规定的近距测量法测试。拖车法测试是将测试轮胎安装在专用拖车上，由牵引车辆带动行驶，在规定的测试路段上测量轮胎噪音。这种方法能够排除车辆自身噪音的影响，准确测量轮胎本身的噪音特性。近距测量法测试是将传声器安装在靠近轮胎的位置，直接测量轮胎近场噪音，适用于道路表面对轮胎噪音影响的研究。

室内测试方法主要在转鼓试验台上进行，轮胎在载荷作用下与转鼓接触并滚动，通过传声器阵列测量轮胎噪音。室内测试的优势在于环境条件可控，测试效率高，数据一致性好。目前国际上广泛采用的标准包括SAE J57、ECE R117等，对室内测试的具体条件和方法做出了详细规定。室内测试还可以结合模态分析、近场声全息等技术，深入研究轮胎噪音的产生机理和传播规律。

• 拖车法测试流程：样品准备、拖车安装调试、载荷施加、气压调整、预热行驶、正式测试、数据记录与分析
• 转鼓试验台测试流程：样品安装、载荷设定、速度设定、温度控制、背景噪音检测、正式测试、结果处理
• 滑行法测试流程：加速至规定速度、切断动力、滑行测量、记录声压级变化曲线
• 统计通过法测试流程：设定测点位置、规定行驶工况、多次测量、统计分析确定代表值

无论采用哪种检测方法，都需要严格控制测试过程中的各项参数和条件。测试速度通常涵盖50km/h至80km/h的标准速度范围，载荷系数一般为额定载荷的70%至100%，环境温度应控制在5℃至40℃之间，背景噪音应低于测试目标值10dB(A)以上，风速应小于5m/s。测试数据的采集应使用符合IEC 61672规定的1级精度声级计，采样频率和采样时间应满足标准要求，确保测量结果的准确性和有效性。

检测仪器

轮胎带载噪音测定需要借助专业的检测仪器设备，以确保测量结果的准确性和可靠性。检测仪器系统主要包括声学测量设备、力学测量设备、环境监测设备、测试载体设备等几大类。这些仪器设备需要定期校准和维护，以保持其测量精度和工作稳定性。

• 声级计：用于测量声压级的核心设备，需符合IEC 61672 1级精度要求，具备A计权、C计权、Z计权等功能
• 传声器：声学信号采集的传感器，常用类型包括压力型、自由场型、扩散场型等，需根据测试环境选择合适类型
• 传声器前置放大器：配合传声器使用，提供阻抗匹配和信号放大功能
• 声校准器：用于校准声级计和传声器系统，常见规格包括94dB和114dB两种
• 数据采集系统：用于声学信号的数字化采集、存储和处理，采样频率应不低于48kHz
• 频谱分析仪：用于噪音信号的频域分析，能够提供FFT分析、倍频程分析、窄带分析等功能
• 声强探头：用于声强和声功率测量，由两只匹配的传声器组成
• 声全息测量系统：用于声源定位和声场可视化分析，由传声器阵列和相关软件组成

在室外测试中，还需要配备专用的测试拖车或测试车辆。测试拖车应设计为低噪音结构，牵引装置应能够保证测试轮胎的稳定运行。测试车辆应具备良好的操控性能，能够准确按照规定的速度和轨迹行驶。此外，室外测试还需要风速仪、温度计、湿度计等环境监测设备，实时监测和记录测试环境条件。

在室内测试中，核心设备为轮胎噪音测试转鼓试验台。转鼓试验台主要包括驱动系统、加载系统、测试舱、声学测量系统等组成部分。转鼓直径通常在1.7m至2.0m之间，表面可更换不同纹理的道路模拟面，能够模拟各种实际路面条件。加载系统能够精确施加垂直载荷，载荷控制精度一般要求在±2%以内。测试舱应具备良好的声学隔离性能，背景噪音应低于测试目标值15dB(A)以上。驱动系统应能够平稳运行，转速控制精度和稳定性均需满足标准要求。

检测仪器的校准是保证测量结果准确性的重要环节。声级计、传声器等声学测量设备应按照国家计量检定规程进行定期检定，检定周期一般为一年。在日常使用中，应在每次测试前后使用声校准器进行现场校准，校准偏差应控制在±0.5dB以内。数据采集系统的校准应涵盖幅值精度和频率响应两个方面，确保在整个测量频带内的测量精度满足要求。

应用领域

轮胎带载噪音测定技术在汽车工业的多个领域有着广泛的应用，为轮胎产品设计开发、质量控制、法规认证等提供了重要的技术支撑。随着社会对环境保护和噪声控制的日益重视，轮胎噪音测定技术的应用范围还在不断拓展和深化。

• 轮胎产品研发：在轮胎设计阶段，通过噪音测试评估不同设计方案对噪音性能的影响，指导花纹设计、结构优化和材料选择
• 产品质量控制：在生产过程中对轮胎产品进行抽样检测，监控产品质量的一致性和稳定性，确保出厂产品满足噪音要求
• 法规认证测试：按照ECE R117、GB/T 22042等法规和标准的要求，对轮胎进行型式认证测试，获取市场准入资格
• 产品性能对标：通过对竞品轮胎的噪音测试，了解市场竞争态势，为产品定位和差异化设计提供依据
• 道路噪声研究：研究轮胎与不同路面相互作用产生的噪音特性，为低噪声路面设计和交通噪声治理提供数据支持
• 新能源汽车开发：针对电动汽车对轮胎噪音敏感的特点，开展专项测试研究，开发低噪音专用轮胎产品
• 智能网联汽车：为高级驾驶辅助系统和自动驾驶系统的声学感知提供环境噪声数据支撑

在轮胎产品研发领域，带载噪音测定技术的应用已从传统的测试验证向前端的设计优化延伸。通过建立轮胎噪音预测模型，结合试验测试数据进行模型修正和验证，可以在产品设计阶段预估其噪音性能，缩短开发周期，降低开发成本。同时，声学仿真技术与试验测试技术的结合应用，使得工程师能够深入理解轮胎噪音的产生机理，为精准设计提供理论指导。

在法规认证领域，轮胎带载噪音测定是强制性认证测试的重要组成部分。欧盟ECE R117法规对轮胎滚动噪音做出了明确限值要求，不符合噪音限值的轮胎产品将无法获得E-mark认证，无法进入欧盟市场销售。中国国家标准GB/T 22042、GB 36900等也对轮胎噪音提出了相应要求。因此，轮胎带载噪音测定技术是轮胎企业产品认证的必要技术手段，直接关系到产品的市场准入。

在新能源汽车领域，由于电动汽车驱动系统的静音特性，轮胎噪音对整车噪声的贡献度显著增大。研究表明，在低速行驶时，轮胎噪音可占电动汽车整车噪声的70%以上。因此，新能源汽车对轮胎噪音控制提出了更高的要求，轮胎带载噪音测定技术在这一领域的应用价值更加突出。许多汽车制造商和轮胎供应商正在开展针对电动汽车的低噪音轮胎专项研发，通过优化花纹设计、改进结构材料和调整带载噪音特性来满足市场需求。

常见问题

在轮胎带载噪音测定的实践中，经常会遇到一些技术问题，下面针对常见问题进行分析和解答。

问题一：带载噪音测试与空载噪音测试有何区别？带载噪音测试是在轮胎承受实际载荷条件下进行的测试，能够更真实地反映轮胎在实际使用中的噪音特性。在载荷作用下，轮胎发生变形，接地面积增大，接地形状发生变化，这些因素会显著影响轮胎与路面相互作用的噪音产生机理。相比之下，空载测试无法模拟这些实际工况，测试结果的实用性和指导意义相对有限。因此，在产品开发和法规认证中，普遍采用带载噪音测试方法。

问题二：测试速度对轮胎噪音有何影响？测试速度是影响轮胎噪音的重要因素之一。一般来说，轮胎噪音随着行驶速度的增加而增大，增大幅度约为速度每增加一倍，噪音增加约9至12dB。这是因为轮胎噪音的产生与轮胎旋转频率、花纹块撞击路面的频率以及空气动力学效应密切相关。在标准测试中，通常选择50km/h或70km/h作为基准测试速度，同时可以开展其他速度点的测试以全面了解轮胎的速度-噪音特性曲线。

问题三：为什么测试前需要进行轮胎磨合？新制造的轮胎在生产过程中会残留一定的脱模剂和加工应力，各部件之间的粘接和配合尚未达到最佳状态。通过磨合行驶，可以使轮胎各部件充分适应工作状态，消除制造工艺带来的影响，使测试结果更加稳定可靠。一般来说，磨合里程应不少于100km，磨合载荷和气压应与测试条件一致。磨合完成后，轮胎的噪音性能将趋于稳定，测试结果的可重复性将显著提高。

问题四：如何选择合适的测试路面？测试路面对轮胎噪音测试结果有重要影响。在室外测试中，应选择符合标准规定的测试跑道，路面纹理、平整度、坡度等参数均需满足要求。在室内测试中，转鼓表面可以采用光滑钢面或标准纹理面，根据测试目的选择合适的路面模拟条件。需要注意的是，不同路面对轮胎噪音的影响差异较大，光滑路面上花纹空气泵吸效应噪音占主导，粗糙路面上振动噪音占主导。因此，在进行测试结果对比分析时，应确保测试路面条件的一致性。

问题五：温度对测试结果有何影响？温度是影响轮胎噪音测试结果的重要因素。环境温度的变化会影响轮胎橡胶材料的物理特性，进而影响轮胎的振动特性和噪音产生机理。研究表明，温度每升高10℃，轮胎噪音可能降低约0.5至1.0dB。因此，在标准测试方法中，通常规定了环境温度的范围要求，或提供了温度修正系数以消除温度差异对测试结果的影响。在进行精确测量时，应控制测试环境温度在标准规定的范围内，并记录温度数据以便进行必要的修正。

问题六：如何提高测试结果的重复性和再现性？测试结果的重复性和再现性是评价测试方法可靠性的重要指标。提高重复性需要确保同一测试条件下多次测量结果的一致性，这要求严格控制测试参数、保持仪器设备的稳定性和规范操作流程。提高再现性需要确保不同实验室、不同时间测试结果的一致性，这要求各实验室遵循统一的测试标准、使用符合精度要求的仪器设备、建立完善的质量管理体系。在实际工作中，可以通过定期开展实验室间比对测试、参加能力验证活动等方式，持续提升测试结果的重复性和再现性水平。

问题七：室内测试与室外测试结果如何换算？由于测试条件的差异，室内转鼓测试结果与室外道路测试结果之间存在一定的差异。室内测试中转鼓表面的曲率、测试舱的声学边界条件等因素会影响测量结果。一般而言，室内测试结果与室外测试结果之间存在经验换算关系，可以通过对比试验建立换算模型。部分标准文件提供了室内测试与室外测试之间的换算方法，但建议在实际应用中根据具体的测试条件和产品特点，通过试验验证换算关系的适用性。